(57)【要約】【課題】従来の製造方法による鍛造時の荷重より低い荷重でプーリを製造する方法を提供する。【解決手段】  図１（Ｂ）から（Ｄ）までの鍛造工程で素材径Ｌ０より大きいフランジ外径（第１拡大径）Ｌ１をもつ中間形状プーリを成形する工程を備えている。さらに、中間形状プーリのフランジ部の表裏両面から圧力を加える工程を備えている。ここでは、中間形状プーリのフランジ部の円周方向の一部に局所的に圧力を加えるとともにその加圧箇所をフランジ部の円周方向に順次移動させる。この結果、中間形状フランジ部の外径（第１拡大径）がさらに拡大された第２拡大径Ｌ２を持つフランジ部が成形される。【選択図】  図１
2006218496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転対称軸の周りに回転対称であるとともに半径方向と軸方向に拡がるフランジ部を有する無段変速機用プーリの製造方法において、
小径の素材を鍛造型を用いて鍛造し、素材径が拡大された第１拡大径を持つ中間形状フランジ部を有する中間形状プーリを成形する第１工程と、
前記中間形状フランジ部の円周方向の一部に表裏両面から圧力を加えるとともにその加圧箇所を円周方向に順次移動させ、前記第１拡大径がさらに拡大された第２拡大径を持つフランジ部を有するプーリを成形する第２工程と、
を含むことを特徴とする無段変速機用プーリの製造方法。
【請求項２】
前記第２工程では、各々がフランジ部の面内放射線に沿ってフランジ部に接触する一対のローラで前記中間形状フランジ部の表裏両面を挟持しながら、前記一対のローラの回転軸をフランジ部に対して前記回転対称軸の周りに相対回転させることを特徴とする請求項１の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程では、フランジ部の外周に余分に材料を誘導し、
フランジ部の外周に誘導された余分な材料の円周方向の一部に内周側と外周側から圧力を加えるとともにその加圧箇所を円周方向に順次移動させ、フランジ部の外周近傍から軸方向に伸びるシリンダ部を成形する工程が付加されていることを特徴とする請求項１の製造方法。
【請求項４】
前記中間形状フランジ部の裏面を軸方向に伸びる外周面を持つダイスで支持し、フランジ部の面内放射線に沿ってフランジ部に接触するフランジ部成形ローラを前記中間形状フランジ部の表面に押し当て、前記回転対称軸に略平行な回転軸を持つシリンダ部成形ローラを外周面に押し当て、前記フランジ部成形ローラの回転軸と前記シリンダ部成形ローラの回転軸をフランジ部に対して前記回転対称軸の周りに相対回転させることを特徴とする請求項３の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速比を無段階に調整可能な変速機に用いるプーリの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に模式的に示すように、無段変速機１００は、ドライブシャフト１２０から無端ベルト１１３を介してドリブンシャフト１２２へトルクを伝達するものであり、変速比を無段階に調整することができる。
ドライブシャフト１２０に、固定プーリ１１０が相対回転不能で軸方向に移動不能に固定されており、可動プーリ１１１が相対回転不能で軸方向に移動可能に案内されている。ドリブンシャフト１２２に、固定プーリ１２３が相対回転不能で軸方向に移動不能に固定されており、可動プーリ１２４が相対回転不能で軸方向に移動可能に案内されている。
ドライブ側の可動プーリ１１１のフランジ部１１１ａの裏側に、シリンダ部１１４が成形されている。シリンダ部１１４の内側に隔壁部材１５０が挿入されており、シリンダ部１１４と隔壁部材１５０と可動プーリ１１１によって、油室１６０が形成されている。ドリブン側の可動プーリ１２４の裏面にも、同様な油室１２５が形成されている。
無端ベルト１１３は、ドライブ側の固定プーリ１１０のフランジ部１１０ａと可動プーリ１１１のフランジ部１１１ａの間を通過し、ドリブン側の固定プーリ１２３のフランジ部１２３ａと可動プーリ１２４のフランジ部１２４ａの間を通過している。
ドライブ側の油室１６０とドリブン側の油室１２５の油圧を同期して増減すると、ドライブ側の可動プーリ１１１とドリブン側の可動プーリ１２４の軸方向の位置が同期して移動する。ドライブ側の可動プーリ１１１とドリブン側の可動プーリ１２４の軸方向の位置を同期して移動させることによって、ドライブシャフト１２０とドリブンシャフト１２２における無端ベルト１１３の回転半径を無段階に変化させることができ、変速比を無段階に変えることができる。
【０００３】
固定プーリと可動プーリを組み合わせたものをプーリと呼ぶ場合もあるが、本明細書では夫々をプーリという。また無端ベルトが接触する略円盤状の部位をフランジ部といい、無端ベルトが接触する側を表面といい、無端ベルトが接触しない側を裏面という。固定プーリはシャフトと一体に成形される場合もある。フランジ部は、シャフトの周りに回転対称であるとともに半径方向と軸方向に広がっている。
【０００４】
変速比の可変幅を大きく確保するには、フランジ部の直径（外径）を大きくする必要がある。また大きなトルクを伝達するためには、プーリに大きな強度が求められる。無段変速機は、大径で高強度のプーリを必要とする。
【０００５】
図８に、大径で高強度のプーリを成形する従来方法を示す。なお図８と図９では、単純化のために、プーリの縦断面の右半分のみを示してある。
図８に示す方法では、図示された工程の全部を鍛造型を利用して実施する。図８（Ａ）には加工前の円柱状の素材２０１が示されている。そして図８の（Ｂ）から（Ｆ）まで、順に鍛造型を替えてプーリの形状を２０２から２０６まで段階的に成形する。図８（Ｅ）の段階で、所定の外径Ｌ２にまで拡径されたフランジ部２０５ａと、所定の設計寸法となったシリンダ部２０５ｂが成形される。そして図８（Ｅ）から図８（Ｆ）への鍛造工程により、シャフトを嵌挿する孔を形成する。こうして所定の外径Ｌ２にまで拡径されたフランジ部２０６ａと、所定の設計寸法となったシリンダ部２０６ｂを備えたプーリ２０６の鍛造が終了する。
【０００６】
なお、プーリには高精度が要求されるために、鍛造のあとに外径仕上げ加工などの機械切削加工が必要となるが、機械切削加工では外径を大きくすることはできないので、鍛造の時点で最終的な製品のフランジ部外径より若干大きな外径にしておく必要がある。
【０００７】
図８に示す方法では、鍛造型を利用して成形するために、半径が等しい箇所を同時に成形することができる。半径が等しい箇所を円周方向に順次に成形する成形技術と比較すると、同時に成形することができるので短時間で成形することができる。
しかしながらその反面、同時に成形するために成形荷重が高い。特に、フランジ部の直径が拡大するのにつれて成形荷重が高まり、図８の（Ｄ）から（Ｅ）の成形段階では、非常に大きな成形荷重が必要とされる。従って無段変速機用プーリの製造設備費が嵩んでしまう。
【０００８】
この課題を解決するために、特許文献１の技術が提案されている。図９にその成形方法を例示する。図９（Ａ）に示す形状は図８と同様の鍛造工程により成形される。図９（Ａ）はこの鍛造工程によって、フランジ部２０７ａの外径が所定寸法Ｌ２に拡径された状態を示してある。但しこの鍛造工程では、最終的に鍛造されたフランジ部２０７ａの外周部にはシリンダ部に相当する形状ではなく、肉厚部２０７ｃが成形されている。そして図９（Ｂ）では、肉厚部２０７ｃをスピニング加工等することによって、所定の設計寸法を有するシリンダ部２０６ｂを成形する。なお、図９（Ａ）の鍛造時に肉厚部２０７ｃを残さないように鍛造すれば固定プーリが製造できる。また、シャフト一体型の固定プーリについても同様の鍛造方法で製造することができる。
この方法によると、シリンダ部２０６ｂを成形する鍛造型が不要とされ、大掛かりな鍛造設備の一部を不要化することができる。
【０００９】
鍛造しないでプーリを成形する方法が特許文献２に開示されている。その技術では、ファイバーフローが軸方向に延在する円柱状の素材の端面に、コーン状に凹む成形面を有する上型圧子を局部的に押し当てる。素材に押し当てた上型圧子を揺動させながら回転させることによって、素材のファイバーフローが渦巻状に流動し、素材が大径かつコーン状に成形される。このときプーリの外周部に余分に素材を誘導して肉厚とし、後に肉厚部を薄肉の円筒状にスエージング加工することによってシリンダ部を成形する。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３１０３０５号公報（その公報の段落００３８から００４３および図１と図３参照）
【特許文献２】特開平１１−１８２６４１号公報（その公報の段落００１０から００１８および図２から図９参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図８と図９等に示した特許文献１の方法では、鍛造型を用いて鍛造するために、同一半径の位置を同時に加工することができ、短時間で成形することができる。反面、成形荷重が高く、設備費が嵩んでしまう。
一方、特許文献２の技術では、円柱状の素材に対して押し当てた上型圧子を揺動させながら回転させることによって加工位置を円周方向に順次に移動させていく方式であるために、成形荷重は低くて済むという利点がある。しかし円柱状の素材から所定のフランジ径まで、加工位置を円周方向に順次移動させていく方式であるために、短時間では成形することができないという問題を持っている。
本発明は、両者の長所を享受して短所を克服する技術を提案する。即ち、安価な設備で短時間のうちに無段変速機用プーリを製造できる製造方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、軸の周りに回転対称であるとともに半径方向と軸方向に拡がるフランジ部を有する無段変速機用プーリの製造方法に関する。
請求項１に係わる製造方法は、小径の素材を鍛造型を用いて鍛造し、中間形状フランジ部を有する中間形状プーリを成形する第１工程を備えている。中間形状フランジの外径（第１拡大径）は、素材径よりも大きく、素材径から拡大されている。
請求項１の製造方法は、さらに、中間形状フランジ部の表裏両面から圧力を加える工程を備えている。ここでは、中間形状フランジ部の円周方向の一部に局所的に圧力を加えるとともにその加圧箇所をフランジ部の円周方向に順次移動させる。この結果、中間形状フランジ部の外径（第１拡大径）がさらに拡大された第２拡大径を持つフランジ部が成形される。
【００１３】
本発明の方法によれば、鍛造型を用いて鍛造する段階では、第２拡大径まで拡大させる必要がなく、それよりも小さな第１拡大径まで拡大させればよい。第２拡大径まで拡大させるのに比べて小さい成形荷重で鍛造することができ、鍛造設備を小型化して設備コストを低減することができる。第１拡大径まで拡大させる段階では、同一半径箇所を同時に成形することができ、円周方向に経時的に成形していく必要がないので、短時間で成形することができる。
第１拡大径まで拡大させた後は、円周方向の一部に局所的に圧力を加えるとともにその加圧箇所を円周方向に順次移動させることによって第２拡大径にまで拡大する。局所的に加圧するために、小さな成形荷重ですみ、大掛かりな成形装置を必要としない。加圧箇所を円周方向に順次移動させるために、成形加工に時間を要するが、第１拡大径から第２拡大径に拡大する段階に限定されているために、全体の加工時間からみれば許容範囲内に収められる。
【００１４】
本発明の方法によると、鍛造によって同一半径部を同時に成形することによって短時間に成形する利点と、局所的に加圧するために小さな成形荷重ですむ利点の両者が享受できる。第１拡大径以上には鍛造して拡大することがないので、鍛造に要する荷重が過大となることがない。第１拡大径までは鍛造によって短時間に成形するために、加圧箇所を円周方向に順次移動させる技術を採用しても、成形に時間がかかりすぎるという問題は顕在化されない。従来技術の短所を引きずらないで長所のみを享受することができる。
【００１５】
前記第２工程では、一対のローラで中間形状フランジ部の表裏両面を挟持しながら、一対のローラの回転軸をフランジ部に対してフランジ部の回転対称軸の周りに相対回転させることが好ましい。一対のローラの各々は、フランジ部の面内放射線に沿ってフランジ部に接触する。ここでいう面内放射線は、フランジ部の回転対称軸を含む断面と、フランジ表面（無端ベルトが接触する側の面）が交差する線を言う。
【００１６】
一対のローラで中間形状フランジ部の表裏両面を挟持した状態で各々のローラを自転させると、一対のローラの回転軸はフランジ部に対して回転対称軸の周りに回転する。局所的に加圧しながら加圧箇所を円周方向に順次移動させることができ、単純な加圧設備を利用することができる。あるいは逆に、一対のローラの回転軸をフランジ部に対して回転対称軸の周りに回転させると、ローラは自転する。ローラを自転させる駆動源があれば、ローラを回転対称軸の周りに回転させる駆動源は不要であり、ローラを回転対称軸の周りに回転させる駆動源があれば、ローラを自転させる駆動源は不要である。
また熱間で圧延する場合、自転するローラはフランジ部に接していない間に冷却される。熱間で圧延する場合にローラが過熱することが防止できる。
【００１７】
前記第２工程では、フランジ部の外周に余分に材料を誘導することが好ましい。この場合、フランジ部の外周に誘導された余分な材料の円周方向の一部に内周側と外周側から圧力を加えるとともにその加圧箇所を円周方向に順次移動させ、フランジ部の外周近傍から軸方向に伸びる円筒状の壁を成形してシリンダ部を成形する工程が付加されていることが好ましい。ここでいう余分な材料は、フランジ部を成形するためには不要な材料をいい、その後にシリンダ部を成形するのに用いられる材料をいう。フランジ部の外周に余分に材料を誘導する工程と、シリンダ部を成形する工程は、同時に実施してもよいし、時期をずらして実施してもよい。
【００１８】
上記工程が付加されていると、シリンダ部が成形できるので、可動プーリの製造工程を簡略化できる。大径であるシリンダ部を鍛造しないことから、過大な鍛造荷重が必要とされることがない。
【００１９】
シリンダ部まで成形する場合には、中間形状フランジ部の裏面をダイスで支持し、フランジ部成形ローラを中間形状フランジ部の表面に押し当て、シリンダ部成形ローラを材料が余分に誘導されたフランジ部の外周面に押し当て、フランジ部成形ローラの回転軸とシリンダ部成形ローラの回転軸をフランジ部に対してフランジ部の回転対称軸の周りに回転させることができる。ここで、ダイスはフランジ部の回転対称軸に略平行に伸びる外周面を持っており、フランジ部成形ローラはフランジ部の面内放射線に沿ってフランジ部の表面に接触し、シリンダ部成形ローラはフランジ部の回転対称軸に略平行な回転軸を持っている。
本発明によれば、ダイスがフランジ部の成形とシリンダ部の成形に兼用されるために、設備が簡略化することができる
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、鍛造によって短時間に成形する利点を享受しながらも、最終半径（第２拡大径）まで鍛造して拡大することがないので、鍛造に要する荷重が過大となることがない。鍛造荷重が過大となることを防止するために加圧箇所を円周方向に順次移動させる技術を採用するが、中間段階まではすでに拡大されているので、順次成形する工程に時間がかかりすぎるという問題も顕在化されない。従来技術の長所のみを享受することができる。
本発明によると、大径で高強度のプーリを安価な設備で短時間のうちに製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）第１拡大径は、第２拡大径の２／３程度であることが好ましい。
（形態２）第２工程では、円周方向の１箇所を加圧してもよいが、同時に複数箇所を加圧することが好ましい。
（形態３）フランジ部の外周に余分に素材を誘導するために、フランジ部が第２拡大径にまで拡大された後も加圧工程を持続する。このとき、フランジ部外径が第２拡大径以上に拡大しないように、ストッパが設けられている。このストッパによって、半径方向外側に誘導される材料を、フランジ部の外周からフランジ部裏側（無端ベルトと接触する面の反対側）を回転対称軸に沿って伸びる方向に誘導する。
（形態４）フランジ部の外周からフランジ部の回転対称軸に沿って誘導された材料をシリンダ部成形ローラによってダイスの外周側面に押し付けることによって、薄肉円筒状のシリンダ部を成形する。
（形態５）第１工程は、熱間鍛造でも冷間鍛造でもよいが、熱間鍛造が好ましい。
（形態６）第２工程は、熱間圧延でも冷間圧延でもよいが、熱間圧延が好ましい。
（形態７）フランジ部の面内放射線に沿ってフランジ部に接触するローラの半径は、フランジ部の外周に向けて拡径されている。ローラの半径は、フランジ部の半径に沿って、フランジ部の半径に比例して増大している。これによって、フランジ部の内周側から外周側まで、ローラとフランジ部の間にすべりが生じない。
【実施例】
【００２２】
以下図面を参照して実施例を詳細に説明する。
＜第一実施例＞
図１に、本実施例に係るプーリ製造方法によって、素材からプーリが製造される過程を説明する。なお、図１ではプーリの中心軸より右半分のみを示してある。図１（Ａ）に符号１で示した円柱状の部材が鍛造前の素材であり、素材径（素材外径）はＬ０である。図１（Ｂ）から（Ｄ）までが鍛造工程Ａであり、鍛造型を順次替えながら段階的にプーリの形状へ近づけていく。（Ｂ）では下側外周が絞られた形状２となり（Ｃ）では肉厚で径の小さいフランジ部３ａが成形された形状３となる。（Ｄ）では、フランジ部４ａの外径が外径中間値（第１拡大径）Ｌ１にまで拡大した中間形状４が成形される。第１拡大径Ｌ１は、素材径Ｌ０よりも大きく、後記する第２拡大径Ｌ２よりは小さい。最終の鍛造型によって鍛造され、（Ｄ）に示すように、フランジ部外形寸法が第１拡大径Ｌ１となった形状４を中間形状プーリと呼ぶことにする。
【００２３】
鍛造工程Ａが終了したら、次に（Ｅ）に示すように、中間形状プーリのフランジ部４ａを圧延する。圧延した後の形状が図１（Ｅ）に符号５で示す部材である。この段階でフランジ部５ａの外径は外径設計値（第２拡大径）Ｌ２まで拡大されている。外径設計値Ｌ２は第１拡大径Ｌ１よりも大きい。
圧延工程では、中間形状フランジ部４ａの円周方向の一部に表裏両面から圧力を加えるとともにその加圧箇所を円周方向に順次移動させることによって、第１拡大径Ｌ１から外径設計値Ｌ２に径を拡大する。加圧箇所を円周方向に順次移動させることによって径を拡大する工程を圧延工程と称することにする。第１実施例では図１の（Ｄ）の中間形状プーリ４の形状から（Ｅ）のプーリ形状５を成形する工程のみが圧延工程であり圧延工程Ｂと呼ぶことにする。圧延工程Ｂを実施する製造装置の具体例は後述する。
【００２４】
鍛造工程で必要な荷重は鍛造する対象物を鍛造型に押し付ける方向からみた面積に概ね比例する。従来の製造方法でフランジ部外径を外径設計値Ｌ２まで大きくしようとすると、それに必要な荷重はＬ２の二乗に概ね比例する。一方、鍛造工程で拡大する第１拡大径Ｌ１を、２／３×Ｌ２とすると、必要な荷重は４／９×Ｌ２２に比例する。２／３×Ｌ２まで鍛造するのに必要な荷重は、Ｌ２まで鍛造するのに必要な荷重の半分以下ですむことになる。２／３×Ｌ２まで鍛造で径を拡大しておくと、その後は１／３×Ｌ２だけ圧延して径を拡大すれば足りことから、圧延時間が過大となることもない。鍛造工程で拡大する第１拡大径Ｌ１を、最終的に拡大する外径設計値Ｌ２の概ね２／３とすると、鍛造荷重が過大となることもなく、圧延時間が過大となることもない。
【００２５】
本実施例では、圧延工程Ｂではフランジ部の外周部に肉厚部５ｃを設ける。次にフローフォーミングなどの加工法により、図１（Ｆ）に示すシリンダ部６ｂを成形する。
【００２６】
その後に熱処理工程や機械切削加工工程などを経てプーリの最終製品が得られる。最終的なプーリのフランジ部外径は、図１（Ｅ）、（Ｆ）のＬ２とは異なる。本発明では熱処理工程、機械切削加工工程前のフランジ部外径Ｌ２を、外径設計値（第２拡大径）と称している。また、鍛造工程により成形された中間形状プーリ４のフランジ部を中間形状フランジ部４ａと称している。さらに中間形状フランジ部４ａの外径Ｌ１を外径中間値（第１拡大径）と称している。
【００２７】
次に図２から図４を用いて前述の圧延工程Ｂを実施する装置の一実施例を説明する。図２は装置の模式的断面図である。図２の中心線左側が圧延工程Ｂの実施前の配置を示し、図２の右側が圧延工程Ｂの実施後の配置を示している。従って図２の中心線に対する左右の部品は同一の部品を示している。図３は図２の符号IIIで示す線における装置断面を矢印の方向へ見た断面図である（図２は中心線に対して左右で装置の作動状態が異なる図として描いたので断面図表示をする際の、IIIに対応するIII’に相当する符号と矢印線は省略してある）。図４は図２にIVで示した線における装置断面をIVの矢印の方向から見た断面図である。
図２の中心線から左側の図により装置の構造を説明する。
圧延装置には、中間形状プーリ４の中心穴に嵌挿されるマンドレル１０が用意されている。マンドレル１０に隣接する位置に、下成形ローラ１３が配置されている。図３に示すように、下成形ローラ１３は、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている（１３ａ，１３ｂ、１３ｃ参照）。下成形ローラ１３の回転軸は、マンドレル１０の回転軸ｘにほぼ直交している。下成形ローラ１３の回転軸は、マンドレル１０の回転軸ｘを中心とする放射状に配置されている。下成形ローラ１３の下側に下成形ローラ１３を支える下支持ローラ１４が配置されている。
図４に示すように、マンドレル１０に隣接する位置に、下位置決めローラ１９が配置されている。下位置決めローラ１９も、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている（１９ａ，１９ｂ、１９ｃ参照）。下位置決めローラ１９は、下成形ローラ１３と干渉しない位置に配置されている。下位置決めローラ１９の回転軸は、マンドレル１０の回転軸ｘにほぼ平行となっている。
【００２８】
マンドレル１０の上端に中間形状プーリ４の中心穴を嵌挿すると、中間形状プーリ４の中間形状フランジ部４ａの裏面が、下成形ローラ１３に接触する。下成形ローラ１３は、中間形状フランジ部４ａの裏面の面内放射線に沿って中間形状フランジ部４ａの裏面に接触する。中間形状プーリ４の軸部の内周面は、マンドレル１０の外周面に向い合う。中間形状プーリ４の軸部の外周面は、下位置決めローラ１９に向い合う。
【００２９】
マンドレル１０の上端に中間形状プーリ４の中心穴を嵌挿すると、上成形ローラ１１と、この上成形ローラ１１を支持する上支持ローラ１２が図２に示す位置に下降する。
図３に示すように、上成形ローラ１１は、円周方向に等間隔で３箇所に配置されている（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ参照）。上成形ローラ１１は、下成形ローラ１３と円周方向の同一位置に配置されている。すなわち上成形ローラ１１と下成形ローラ１３とで一対をなして中間形状フランジ部４ａを表裏両面から挟持する構成となる。上成形ローラ１１の回転軸は、マンドレル１０の回転軸ｘにほぼ直交している。上成形ローラ１１の回転軸は、マンドレル１０の回転軸ｘから放射状に配置されている。図３において、上成形ローラ１１ａも１１ｂ、１１ｃと同様に断面図とするべきであるが、その下にある部品を説明しやすくするためハッチングを省略してある。上成形ローラ１１の上側に、上成形ローラ１１が中間形状フランジ部４ａを下方に押し付ける際にその反力を支える上支持ローラ１２が配置されている。
上成形ローラ１１と上支持ローラ１２が図２に示す位置に下降すると、中間形状プーリ４の中間形状フランジ部４ａの表面が、上成形ローラ１１に接触する。上成形ローラ１１は、中間形状フランジ部４ａの面内放射線に沿って中間形状フランジ部４ａの表面に接触する。
中間形状フランジ部４ａは、表裏両面から上成形ローラ１１と下成形ローラ１３によって挟持され、表裏両面から加圧される。その加圧範囲は、面内放射線に沿っており、中間形状フランジ部４ａの円周方向の一部を局所的に加圧する。
【００３０】
上成形ローラ１１の半径は、フランジ部の外周に向けて拡径されている。即ち、上成形ローラ１１の半径は、フランジ部４ａの半径に沿って、フランジ部４ａの半径に比例して増大している。これによって、フランジ部４ａが上成形ローラ１１に接触する面内放射線に沿った位置において、フランジ部４ａが回転するときの速度と、上成形ローラ１１が回転軸の周りに自転するときの速度が、フランジ部４ａの内周側から外周側まで一致し、上成形ローラ１１とフランジ部４ａの間にすべりが生じない。
下成形ローラ１３、下支持ローラ１４、下位置決めローラ１９、上成形ローラ１１と上支持ローラ１２は、いずれも自転可能となっている。図２では上成形ローラ１１、上支持ローラ１２、下成形ローラ１３、下支持ローラ１４およびマンドレル１０も断面形状を現しているが、説明をわかりやすくするために、断面を示すためのハッチングは省略してある。
【００３１】
中間形状プーリ４をセットする段階では、下位置決めローラ１９はマンドレル１０から離反し、上成形ローラ１１と上支持ローラ１２は上方に退避している。このために、マンドレル１０の上端に中間形状プーリ４の中心穴を嵌挿することができる。この状態で、中間形状フランジ部４ａの裏面が、下成形ローラ１３によって支えられる。なお、中間形状プーリ４は予め加熱されており、以下の圧延工程は熱間圧延工程となる。
圧延工程の開始とともに、下成形ローラ１３が矢印ｂの向きに自転を始め、下位置決めローラ１９がマンドレル１０に向って接近し、上成形ローラ１１と上支持ローラ１２が下降する。下位置決めローラ１９がマンドレル１０に向って所定距離まで接近し、上成形ローラ１１と上支持ローラ１２が下死点高さまで下降することによって圧延工程が完了する。
【００３２】
下成形ローラ１３が図２の矢印ｂの向きに自転すると、摩擦によって中間形状プーリ４およびマンドレル１０が図２の矢印ａの向きに回転する。同時に摩擦によって上成形ローラ１１が図２の矢印ｃの向きに自転する。この状態で上成形ローラ１１は、中間形状フランジ部４ａに対して下方へ荷重を加える。
すると、中間形状フランジ部４ａは、表裏両面から上成形ローラ１１と下成形ローラ１３によって表裏両面から加圧される。その加圧範囲は面内放射線に沿っており、中間形状フランジ部４ａの円周方向の一部が局所的に加圧される。熱間圧延するために、中間形状プーリ４が加熱されていても、自転する上成形ローラ１１と下成形ローラ１３は中間形状プーリ４から離れている間に冷却され、上成形ローラ１１と下成形ローラ１３が過熱することがない。
中間形状プーリ４は図２の矢印ａの方向に回転するのに対し、上成形ローラ１１と下成形ローラ１３の回転軸自身は移動しない。この結果、上成形ローラ１１と下成形ローラ１３の回転軸は、フランジ部４ａに対して、回転対称軸ｘ（マンドレルの回転軸）の周りに相対回転する。上成形ローラ１１と下成形ローラ１３が表裏両面から接触して加圧される面内放射線に沿った範囲は、フランジ部４ａを円周方向に順次移動することになる。
フランジ部４ａの円周方向の一部を局所的に加圧した状態で、その加圧範囲が円周方向に移動すると、フランジ部４ａは外径が広がる方向に圧延される。
【００３３】
中間プーリ４のフランジ部４ａが圧延された結果が図２の右側に示してある。上支持ローラ１２および上成形ローラ１１が符号１２’および１１’の位置まで下がり、上成形ローラ１１’と下成形ローラ１３によってプーリが圧延されて符号５に示す形状に圧延される。上成形ローラ１１にはフランジ部５ａの外径が外径設計値以上に広がらないようにストッパ部１５が設けてあり、圧延することによってフランジ部５ａの外周側に余分に誘導された材料によって、肉厚部５ｃが成形される。肉厚部５ｃは、上成形ローラ１１のストッパ部１５と下成形ローラ１３の外周端との間に成形される。
かくして、図２の圧延工程Ｂ前の中間形状プーリ４（図１（Ｄ）に示す）は、圧延工程Ｂにより、図１（Ｅ）のプーリ５の形状に成形される。プーリ５の肉厚部５ｃは、フローフォーミングなどの後加工によって薄肉円筒状のシリンダ部に成形される。
図２では示されていないが、圧延工程の間に、下位置決めローラ１９がマンドレル１０に向って接近する。この結果、プーリ５の軸部の外周は下位置決めローラ１９の形状に加工され、プーリ５の軸部の内周はマンドレル１０の形状に加工される。
【００３４】
なお、肉厚部５ｃが成形されないようにストッパ部１５と下成形ローラ１３の間の隙間をなくせば、シリンダ部が不要の固定プーリを成形することができる。また、上支持ローラ１２やマンドレル１０の軸心にシャフトが入る空間を設ければ、シャフトと一体になった固定プーリについても上記方法と同様の方法で製造できる。
本実施例では、フランジ部の円周方向の一部（本第一実施例では３箇所）を圧延工具（本第一実施例では一対をなす上成形ローラ１１および下成形ローラ１３）により挟持して圧延工具とフランジ部との接触面を順次回転させる。圧延工具によって局所的に加重をすることでフランジ部を外径設計値まで圧延することが可能であり、外径設計値まで鍛造で成形する場合に比べて装置に必要な荷重能力を低減することができる。またフランジ部の周方向に等間隔で圧延工具を配置することで、圧延時のフランジ部４ａがその軸からぶれることを防止する効果が得られる。
【００３５】
＜第二実施例＞
次に本発明の第二実施例を説明する。第二実施例では、図１に示したフランジ部の外径を外径設計値Ｌ２まで拡大する工程（Ｅ）と、シリンダ部を成形する工程（Ｆ）を同時に圧延工程により成形するものである。この実施例では図１の（Ｅ）と（Ｆ）を合わせて圧延工程Ｃと称することとする。
【００３６】
図５は圧延工程Ｃを実施する一実施例の装置の模式的な断面図である。中間形状プーリ６は、第一実施例と同様に、マンドレル２０の上端に嵌挿されてセットされる。またフランジ部６ａの上面には、第一実施例と同様に、上成形ローラ１１が配置されている。上成形ローラ１１の上に、上支持ローラ１２が配置されているが図示は省略してある。プーリ６より上側の装置の構成は第一実施例で示した図２の装置と同様であるので説明は省略する。
【００３７】
プーリ６のフランジ部６ａの裏面には、下成形ローラ１３に代えて、プーリ支持ダイス１７が配置されている。プーリ支持ダイス１７は円筒状であり、その外周側面にはシリンダ部成形面１８が成形されている。シリンダ部成形面１８は、フランジ部６ａの回転対称軸ｘ（マンドレル２０の回転軸に同じ）と平行に伸びている。
またシリンダ部成形面１８の外側に、シリンダ部成形ローラ１６が配置されている。シリンダ部成形ローラ１６の回転軸は、フランジ部６ａの回転対称軸ｘと平行である。シリンダ部成形面１８とシリンダ部成形ローラ１６の間には、シリンダ部のプーリ半径方向の厚さに相当する間隔が確保されている。
【００３８】
図６は第二実施例に係るプーリの製造方法を実施する装置を上から見た図である。但し上支持ローラは省略してある。図５では装置の動作説明のため、上成形ローラ１１とシリンダ部成形ローラ１６を一つずつ同一断面上に描いたが、実際には図６に示すように、２つの上成形ローラ１１ａ、１１ｂがプーリの回転対称軸ｘに対して対称位置に配置されている。またプーリの回転対称軸ｘ（マンドレル２０の回転軸に同じ）の周りに上成形ローラ１１ａ、１１ｂから９０度回転した位置に、２つのシリンダ部成形ローラ１６ａ、１６ｂが配置されている。上成形ローラ１１とシリンダ部成形ローラ１６が干渉しないようにするためである。プーリの回転対称軸ｘに沿って観察したときに、装置が回転対称をなしていると、加工時にプーリのぶれを抑制することができる。上成形ローラ１１とシリンダ部成形ローラ１６は、３組でも４組でもよい。いずれの場合も、プーリの回転対象軸ｘに沿って観察したときに回転対象に配置することが好適である。
【００３９】
この装置における図示しない上支持ローラと、上成形ローラ１１の動作は第一実施例と同様である。プーリのフランジ部６ａは上成形ローラ１１とプーリ支持ダイス１７で挟持され、上成形ローラ１１からの加重によりフランジ部６ａが外径設計値Ｌ２まで圧延される。第二実施例では、上成形ローラ１１とプーリ支持ダイス１７が圧延工具の一態様に相当する。第二実施例でも、中間形状フランジ部６ａの円周方向の一部に表裏両面から圧力を加えるとともにその加圧箇所が円周方向に順次移動させる。こうして圧延されたフランジ部６ａは、上成形ローラ１１に設けられたストッパ部１５により、外径設計値Ｌ２以上には外径が大きくならないようになっている。そして更なる圧延により外側へ広がろうとするフランジ部６ａは、フランジ部６ａの裏側のプーリ支持ダイス１７のシリンダ部成形面１８に沿って誘導され、シリンダ部成形ローラ１６により薄肉円筒状のシリンダ部６ｂが成形される。なお図５および図６ではシリンダ部６ｂが成形された後の状態を示している。即ち図５および図６に示すプーリ６は図１（Ｆ）に示すプーリ６と同じである。
【００４０】
上成形ローラ１１とプーリ支持ダイス１７によって圧延されてフランジ部の外周に誘導された余分な材料は、シリンダ部成形ローラ１６とプーリ支持ダイス１７によって、円周方向の一部において、内周側と外周側から圧力を加えられる。マンドレル２０が回転することによって、フランジ部６ａとシリンダ部成形ローラ１６は、フランジ部６ａの回転対称軸ｘの周りに相対回転する。シリンダ部成形ローラ１６とプーリ支持ダイス１７による加圧箇所は、フランジ部６ａの円周方向に順次移動し、その結果、シリンダ部６ｂが成形される。
第二実施例では、圧延工程Ｃによりフランジ部外径が外径設計値Ｌ２に成形されるとともにシリンダ部６ｂが同時に成形される。なお、プーリ支持ダイス１７のシリンダ部成形面１８とシリンダ部成形ローラの形状を変化させることで湾曲した側面をしたシリンダ部形状も成形可能である。
【００４１】
本第二実施例においても、フランジ部６ａを第１拡大径から第２拡大径にまで拡大するために、フランジ部び全面を加圧する必要がなく、上成形ローラ１１とフランジ部６ａが接触する局所的範囲だけを加圧すればよいので、成形に必要な荷重を低減することができ、製造装置のコストを低減することができる。
【００４２】
第一実施例、第二実施例ともフランジ部外径を外径設計値より小さい外径中間値までは鍛造工程で中間形状プーリを製造し、外径中間値から外径設計値までの残りの部分を上記説明した圧延工程で加工することで、圧延加工の加工時間も短くて済み、プーリの時間的製造コストも低減することができる。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例のプーリの製造方法におけるプーリ形状の段階的変化を示す図である。
【図２】第一実施例の圧延工程を実施する装置を模式的に説明する図である。
【図３】図２にIIIで示す線における断面図である。
【図４】図２にIVで示す線における断面図である。
【図５】第二実施例の圧延工程を実施する装置を模式的に説明する図である。
【図６】図５に示す装置を上面からみた図である。
【図７】無段変速機の構造を説明する模式図である。
【図８】従来のプーリ製造方法におけるプーリ形状の段階的変化を示す図である。
【図９】従来の他のプーリ製造方法におけるプーリ形状の段階的変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：プーリ製造前の素材
２：鍛造工程途中のプーリの形状
３：鍛造工程途中のプーリの形状
４：中間形状プーリ
５：第一実施例の圧延工程により成形されたプーリ
６：第二実施例の圧延工程により成形されたプーリ
３ａ、４ａ、５ａ、６ａ：フランジ部
５ｃ：肉厚部
６ｂ：シリンダ部
１０、２０：マンドレル
１１、１１’：上成形ローラ
１２、１２’：上支持ローラ
１３：下成形ローラ
１４：下支持ローラ
１５：ストッパ部
１６：シリンダ部成形ローラ
１７：プーリ支持ダイス
１８：シリンダ部成形面
１９：下位置決めローラ
１００：無段変速機
Ｌ０：素材径
Ｌ１：フランジ部の外径中間値（第１拡大径）
Ｌ２：フランジ部の外径設計値（第２拡大径）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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